选矿药剂

选矿药剂(reagentinmineraltechnology)在选矿工艺各工序中使用的各种不同类型(性质)和用途的化学药剂的总称。它包括磨矿、分级、脱泥、浮选、絮凝(或凝聚)、重选、电选、磁分离、选矿产品脱水、过滤和尾矿处理等

选矿药剂(reagentinmineraltechnology)

在选矿工艺各工序中使用的各种不同类型(性质)和用途的化学药剂的总称。它包括磨矿、分级、脱泥、浮选、絮凝(或凝聚)、重选、电选、磁分离、选矿产品脱水、过滤和尾矿处理等工序以及环境保护和安全生产所使用的药剂。其主要作用是改变矿物表面(晶格)及介质的物理、化学性质，从而达到有效处理或分选矿物的目的。最早使用的选矿药剂是浮选药剂，最有效的是泡沫浮选药剂，例如捕收剂、起泡剂、抑制剂、活化剂和矿浆调整剂等，这些药剂品种多、产量大，效益显著。药剂的使用是选矿工艺中最重要的技术关键之一。选矿药剂的研究和发展与无机化学、有机化学、物理化学、胶体化学、结晶化学、表面化学、溶液化学以及工艺矿物学等有着紧密的联系。药剂与矿物作用机理的研究就是借助于药剂结构、络合化学、量子化学、半导体物理、界面电化学和矿物学等理论发展起来的。在机理研究中使用了示踪原子、原子和分子吸收光谱、电子显微镜、核磁共振光谱和俄歇光谱等现代精密仪器，使药剂与矿物作用机理的理论有了新的发展。选矿药剂的发展更与选矿工艺的发展密切相关，一般说选矿工艺的发展常促使选矿药剂的发展。反之，一种新的特效药剂的出现，也会促进选矿工艺的大发展。

发展简史早在公元前400年，就有人用蘸有油脂的鹅毛从含金的砂矿中分选金，油脂可认为是最早使用的选矿药剂。公元1491年有人利用矿物与油和水之间可润湿性的差异选别矿物颜料群青和石青，1731年珀蒂(M．Petit)发现气一固粘附有助于浸在水中的固体颗粒的漂浮。1860年英国人海恩斯(W．Haynes)发明了全油浮选。1877年德雷斯顿(Deesden)的贝塞尔(Bessel)兄弟用煮沸矿浆和化学法获得浮选泡沫，并利用各种油类和多种其他有机化合物作选矿药剂。1886年美国埃弗森(C．Everson)发明加入硫酸强化有用矿物与脉石矿物的差异，同年出现使用磺化脂肪油和无机酸浮选重金属硫化矿物和氧化矿物的方法。1902年波特(V．Potter)用热硫酸溶液与矿浆作用产生气泡选出闪锌矿，这是第一个用于大规模生产的浮选法。1904年澳大利亚布罗肯山(BrokenHill)中央采场采用卡特莫尔(A．E．Cattermore)的方法在选矿过程中加入皂类、酸和碱以改善选矿结果。1905年施瓦茨(A．Schwarz)应用硫化钠改善有色金属氧化矿的可浮性，回收金属矿物。1909年格林韦(H．H．Greenway)和拉弗斯(H．Lavers)发现松油、桉叶油及油酸是可溶性起泡剂。1912年利斯特(F．J．Lyster)发现在碱性矿浆中方铅矿比闪锌矿优先浮选，并用了少量桉叶油。同年劳里(A．Lowry)和格林韦(H．H．Greenway)用1％重铬酸钠处理抑制方铅矿，优先浮出闪锌矿，这是最早使用的抑制剂。1913年布拉德福德(L．Bradford)使用二氧化硫抑制闪锌矿，浮起铅矿物。还发现微量的硫酸铜能增强闪锌矿的可浮性，使闪锌矿变得更易与捕收剂作用的“活化”过程。1915年发现有机硫氢化物作重金属矿物的捕收剂。1921年珀金斯(C．L．Perkins)等发现含三价氮和两价硫的可溶性有机物能替代油类作捕收剂，加速了优先浮选的发展。1922年谢里登(G．E．Sheridan)和格里斯沃尔德(G．G．GrISWold)发现氰化物抑制闪锌矿的特殊作用。1924年苏尔曼(H．L．Sulman)和埃德瑟(E．Edser)用脂肪酸皂类浮选金属氧化矿及非金属矿物，使浮选工艺推广到非金属及碱土金属矿物分离，1925年凯勒(C．H．Keller)和刘易斯(C．P．Lewis)将黄原酸盐(中国简称黄药)引入作硫化矿的捕收剂。1926年惠特沃斯(F．T．Whirworth)引入硫代磷酸盐(中国简称黑药)作硫化矿捕收剂。黄药、黑药以及硫酸铜、氰化物的发现，引起了浮选工业革命性的发展，显著地提高了精矿的品位和回收率，并且降低了药剂用量和生产成本，开辟了贫矿资源综合利用的途径，被看作是现代浮选工业的开端。1934年和1935年又分别引入烷基硫酸钠和脂肪胺作捕收剂。20世纪50年代以来，为适应各种稀有金属矿物和共生矿物的回收和综合利用以及复杂多金属微细粒难选矿的处理，陆续开发了胂酸、膦酸、羟肟酸、醚胺等捕收剂；聚丙烯酰胺及其衍生物等絮凝剂和选择性絮凝剂；羧甲基纤维素、腐殖酸盐、氯化木素等作有机抑制剂以及助滤剂等。1986年马尔霍特拉(D．Malhotra)和里格斯(W．F．Riggs)编著的《选矿工业化学药剂》一书中除了把捕收剂、起泡剂、调整剂(包括分散剂和抑制剂)列入选矿药剂外，还将粉尘控制剂、防垢剂、防冻剂、抗结块剂、脱水助剂、絮凝剂、离子交换树脂、溶剂萃取剂等列入其中，1987年萨马森达兰(P．Somasundaran)和莫德吉尔(Brij．MMoudgil)在《矿物工业药剂》一书中将捕收剂分为阴离子型、阳离子型、两性型、螯合和络合型捕收剂；将抑制剂分为无机抑制剂和有机聚合物抑制剂；此外，还将助磨剂、凝结剂和絮凝剂、脱水剂和助滤剂等列入其中。1989年万(T．Y．Hwang)等开发了磁性药剂(一种磁性材料与具有结合其他物料能力的表面活性剂的混合物)用于处理细颗粒非磁性矿物。

中国的选矿药剂生产除化工与轻工部门供应外，主要由专业厂生产、供应。1942年建立了沈阳冶金选矿药剂厂，1949年以后又相继建立了五个专业厂，药剂品种不断增加。90年代初，中国生产和使用的选矿药剂包括捕收剂、起泡剂、调整剂、抑制剂、活化剂、絮凝剂、分散剂和助滤剂等达百余种。在选矿药剂的研究方面，从1952年起，先后建立了九个专门从事选矿药剂的研究机构。在研究中针对中国矿山的特点，研制了数十种高效、低毒、选择性好的新药剂，在药剂应用基础理论研究方面也取得了如建立浮选药剂结构模型等重大成果。

类别就化学性质而言，选矿药剂分为无机化合物和有机化合物两大类。捕收剂、起泡剂、萃取剂等表面活性剂主要是有机化合物；活化剂、抑制剂、助滤剂、助磨剂、粘结剂等既有无机化合物，也有有机化合物；絮凝剂和部分抑制剂、助滤剂以及防垢剂则属天然的或合成的有机化合物(包括高分子化合物)；酸碱调整剂、凝结剂则主要是无机化合物。常用药剂按用途分类概括如下：